Innov'INSA: Caddie

Le Caddie

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L'histoire du Caddie

Si l'ancêtre direct du caddie peut être le chariot, la première apparition du caddie, dans sa forme actuelle, est datée de 1937 aux Etats-Unis. En effet, Sylvan Goldman, ambitieux gérant d'une chaine de magasin dans l'Oklahoma, eut l'idée d'associer une chaise pliable en bois avec un panier et des roues.

Sur la partie où nous avons l'habitude ne nous asseoir, il fixa le panier, et afin de pouvoir le déplacer facilement, il installa des roues sur les pieds des chaises :

Il a ensuite peu à peu fait évoluer son invention, utilisant de nouveaux matériaux comme du métal ( photo ci-dessus) et en industrialisant la ligne de production. Le chariot pliable de Goldman resta, dans un premier temps, peu connu du grand public, avant de connaître un grand essor, rendant riche son inventeur.

Une autre amélioration notable fut en 1946 avec l'idée d'Orla E.Watson. Elle conçoit des prototypes de chariots encastrables les uns dans les autres, la partie arrière pouvant pivoter facilitant le stockage. La forme moderne du caddie apparait alors, le panier est désormais fixe par rapport à la structure.

 

Mais l'histoire du caddie est fortement liée aux nouveux modes de consommation apparus après la seconde guerre mondiale. En effet, c'est dans la seconde moitié du XXème siècle, au temps des 30 glorieuses que se développe la consommation de masses et la création des supermarchés. Ces édifices encouragent à acheter de grandes quantités de produits en une seule fois, la caddie devient alors indispensable pour faire ses courses.

 

Notons néanmoins que le terme "Caddie" provient de la marque éponyme, ayant déposé ce nom pour désigner un chariot de supermarché. On devrait donc écrire Caddie©, ce terme est cependant entré dans la langue française comme kleenex ou frigidaire.

Enfin ce terme, utilisé uniquement en France, vient du garçon (Cadet) chargé de transporter les clubs au golf.

 

Aujourd'hui les caddies sont devenus des objets de notre quotidien. Chaque chariot parcourt en moyenne 28 000 km et a une durée de vie de 7 ans maximum. A la fin de son utilisation, il aura transporté 10 000 fois son poids de marchandises, aidant les consommateurs avec sa vitesse de pointe de 6km/h.

Pourquoi et comment innover ?

L'état de l'art

Le caddie existe sous différentes formes et aspects. On le retrouve généralement en grandes surfaces et où nous sommes susceptibles de faire des achats d'articles en grande quantité ou de meubles, ou encore dans les aéroports. Sa fonction principale est de permettre le transort de marchandises plus ou moins lourdes, en quantité plus ou moins importante, par la simple force humaine et de limiter l'effort apporté. 

Son design, sa conception et son utilisation varient en fonction des marchandises transportées :

Nous nous intéressons au modèle le plus courant de caddie : une ossature métallique rigide, une surface plane pour le dépôt des marcandises, des roues et un guidon à hauteur des mains qui permet de diriger la chose.

On considère 2 supports différents pour déposer les marchandises :

Le bac : il comporte des bords et empèche donc les produits de basculer sur les côtés lorsque l'on manoeuvre, il est particulièrement adapté aux transports de petites marchandises en grand nombre, de formes et poids différents dont l'empilement est instable. C'est typiquement le cas d'achats hebdmadaires dans un supermarché pour une famille. Cette forme est généralement obtenue par le pliage d'un treillis métallique, pour une structure plus légère et une résistance correcte.

La plaque : C'est un support plat qui n'est pas adapté à un empilement de marchandise sur une hauteur importante ou peu cohérent. On utilise ce genre de support pour un transport de bagages ou de cartons dont l'accumulation est stable, et c'est en général des poids plus important.

Certains caddies intègrent dans leur structure des éléments permettant l'empilement ou l'emboîtement de caddies du même modèle de manière à permettre leur stockage.

Aujourd'ui l'utilisation d'un caddie chargé est relativement pénible et les caddies actuels peuvent être bruyants. Le guidon et les roues offrent des possibilités limitées de guidage par rapport à son gabarit, et la rigidité de l'ensemble couplée à l'inertie importantes de la masse de marchandise transportée confère au caddie un confort somaire d'utilisation.

Le caddie est donc un objet nettement améliorable, mais il est important de noter qu'il est produit dans des proportions industrielles et qu'il est empoyé en grand nombre dans les grandes surfaces. Ainsi des paramètres tels que les modalités de fabrication, le prix et le mode de stockage ne sont pas négligeables.

La méthode de la TRIZ 

Nous avons appliqué la méthode de la TRIZ afin de répondre aux problêmes posés.

La TRIZ (Théorie de Résolution des systèmes inventifs) est la théorie de l’inventivité qui permet de concevoir des systèmes inventifs.

Cette théorie a été élaborée et énoncée par Genrich Altshuller et stipule que les systèmes techniques sont assujettis à des lois régissant leurs évolutions. Pour réaliser une invention, il faut donc résoudre les contradictions de ce système afin de le rendre idéal.

 

Intégralité des parties

La première étape de notre projet consiste à réaliser la loi d’intégralité des parties. Cela nous permet de bien identifier les différentes parties de notre objet, les liens entre elles et la Fonction Principale Utile du caddie.

Nous avons tout d’abord défini cette Fonction qui est de transporter des produits. La réalisation de cette Fonction Principale Utile nécessite cinq paramètres principaux qui sont l’énergie, le moteur, la transmission, le travail et le contrôle. Notre moteur est l’Homme car c’est nous qui poussons le caddie dans lequel nous entreposons nos produits. L’énergie utilisée est donc la force physique que nous possédons. La transmission de cette énergie au caddie se réalise par nos mains qui tiennent le guidon et le contrôle est visuel. Nous poussons l’objet dans la direction où nous souhaitons aller en regardant devant nous.

Analyse multi-écrans

Dans un second temps, nous avons réalisé l’analyse multi-écrans de notre système, afin d’analyser son évolution, celle du super-système (son environnement) et celle du micro-système (ses composants) dans lequel il évolue entre un temps passé et maintenant. Cela nous permet de lister les changements positifs et négatifs de chaque élément. Nous pouvons ensuite définir les possibles évolutions de notre système, de son environnement et de ses composants dans le futur, dans un laps de temps similaire à celui étudié entre passé et présent.

Passé-présent

Nous commençons tout d’abord par remplir la colonne du passé. Nous avons choisi de représenter le passé du caddie par un chariot. En effet, les évolutions depuis l’invention du caddie de supermarché sont moindres et un chariot possède la même Fonction Principale Utile qu’un caddie. Il sert à transporter des produits d’un point A à un point B, qu’un homme n’aurait pas pu transporter sans ce conteneur pouvant être poussé. Un chariot était, dans le passé, utilisé majoritairement sur des chemins en terre. Son macro-système et son environnement ont donc évolué. Le stockage d’un chariot se faisait dans un garage mais n’était pas très ergonomique. Désormais, les caddies peuvent être emboités les uns dans les autres, et roulent sur un sol majoritairement lisse (à savoir l’intérieur des magasins). L’évolution de ce super-système a donc eu une influence sur les changements au sein du macro-système. Ainsi, le système entier est passé d’un matériau bois à un matériau métallique + roues caoutchouc. Le matériau métallique permettent une plus grande résistance et un poids inférieur. La maniabilité grâce au guidon unique à la place de deux poignées a également été accrue. Par ailleurs, nous avons pu relever certains aspects négatifs de ces évolutions, tels que le design industriel ou le bruit.

Présent-futur

Grâce à ces aspects négatifs, nous pouvons les analyser afin de trouver des pistes d’amélioration pour les changements entre le système présent et celui que nous pourrons avoir dans le futur. Nous avons donc essayer de lister différents axes d’amélioration. Le super-système nécessite des infrastructures afin d’amortir les chocs. Si on intégrait directement ce paramètre au caddie, celui-ci pourrait s’adapter à différents types de sols. Ainsi, un système d’amortisseur ou des roues plus souples pourraient être des solutions. Le système en lui-même s’en trouverait donc modifié. La stabilité était un point négatif, et nous avons pensé à rajouter un système de freinage qui permettrait d’immobiliser le caddie. Enfin, notre micro-système est impacté car nos pistes d’améliorations impliqueraient majoritaiement les matériaux. En utilisant des matériaux plus beaux, le design pourrait être amélioré. Des matériaux qui ne vibrent pas ou qui sont plus souples pourraient être la solution au bruit. Et enfin, le problème des produits pouvant tomber dans les trous du caddie pourrait être résolu en mettant un matériau consistuant une paroi pleine.

En conséquence, les éléments surlignés en vert sont les axes d’amélioration sur lesquels nous allons principalement nous baser afin de mener notre stratégie d’innovation et la suite de notre travail.

Lois d'évolution

Nous nous sommes penchés sur les 9 lois de l’évolution et avons déterminé leur importance pour l’étude des différents aspects du problème.

 

Loi 1 : Intégralité 3/5

 

Cette loi est respectée quand les 4 éléments sont contrôlés grâce à l’objet. Ici, l’homme contrôle 3 des 4 rôles de la FPU (visuel, utilisateur, mains), ainsi le contrôle n’est pas optimal, puisque l’erreur est humaine. Il s’agit donc ici d’une optique d’amélioration.

Loi 2 : Conductibilité énergétique 4/5

Ici l’énergie à développer pour déplacer le caddie est à fournir par l’homme. Celui-ci doit dépenser moins d’énergie quand le chariot est vide. Cependant plus la contenance de l’objet augmente, plus on peut charger le caddie et donc plus il faut fournir d’énergie pour déplacer le caddie.

Loi 3 : Harmonisation 2/5

La loi 3 n’est pas vraiment respectée puisque la trajectoire du caddie est donnée par l’homme. Celui-ci coordonne ses efforts avec la trajectoire du caddie par l’intermédiaire d’un guidon unique plus adapté pour pousser le caddie que deux poignées comme sur les chariots ancêtres du caddie. En revanche, ce guidon unique, perpendiculaire à la trajectoire du caddie, n’est pas vraiment adapté au maniement du caddie. Cette maniabilité est d’autant plus difficile que le caddie est chargé, ce qui représente pourtant sa fonction principale.

Loi 4 : Idéalité 3/5

Le caddie s’est allégé malgré l’augmentation de sa contenance ; ces deux évolutions représentent deux points positifs. Cependant la loi 4 n’est pas encore tout à fait respectée puisque le caddie est toujours physique : une complète idéalité signifierait un caddie virtuel…

Loi 5 : Développement inégal 5/5

La loi 5 semble ici tout à fait respectée. En effet, les deux éléments principaux de la structure du caddie, identifiés comme les roues et le conteneur, sont au même niveau d’évolution. Leurs perspectives d’évolution sont les mêmes : on peut tenter de rendre le conteneur plus léger, ou plein pour contenir les objets de façon optimale, et on peut améliorer la souplesse des roues par rapport à l’amortissement du système.

Loi 6 : Transition au supersystème 5/5

Il existe ici de nombreuses fonctions qu’on peut donner au caddie en plus de sa fonction principale, acheminer des produits d’un point à un autre. On peut penser entre autres à un système de sacs déjà intégrés dans le caddie, ou à des fonctionnalités à travers un écran, avec des applications permettant par exemple à l’utilisateur de tracer le chemin le court dans le magasin lui permettant de ne parcourir que les rayons contenant les produits de sa liste de course, ou encore des applications permettant à l’utilisateur d’écouter de la musique ou de consulter son ticket de caisse en temps réel.

Loi 7 : Transition vers le microniveau 4/5

Cette loi n’est pas respectée dans le cadre où notre objet est un solide : on ne peut pas passer à un transport grâce à de l’eau ou un faisceau, on est limité par le supersystème.

Loi 8 : Dynamisation 4/5

On a ici une grande marge de manœuvre pour dynamiser notre caddie : celui-ci est tout à fait rigide, on peut penser à le rendre souple à l’aide de toile souple, ou encore pliable, aux parois mobiles, …

Loi 9 : Accroissement substances-champ 5/5

Cette loi n’est pas respectée, on a ici de très nombreuses possibilités : on peut ajouter des fonctions pour payer directement les produits en remplissant le caddie, un système de pesée des fruits intégré dans le conteneur qui les pèserai au moment où on les pose dans le caddie.

Paramètres et poly-contradictions

Dans cette étape, il convient d’énoncer les paramètres d’action (PA) et les paramètres d’évaluation (PE). Les paramètres d’actions correspondent aux éléments qu’on peut faire évoluer pour améliorer notre système. Les paramètres d’évaluation correspondent aux paramètres qui permettent d’évaluer ces évolutions.

Paramètres d'action

Nous avons isolé les paramètres d’action suivants :

  • Modèle de coque (m²)
  • Masse des matériaux (kg)
  • Système de freinage
  • Résistance des matériaux (Pa)
  • Volume de marchandises (m3)
  • Amortissement

Ces paramètres sont ensuite associés à des paramètres d’évolution pour créer des matrices de contradiction.

Paramètres d'évaluation

Il faut d’abord procéder à la notation de chacun de nos paramètres d’évolution afin d’évaluer leur influence.

Nous avons noté de façon plus forte certains PE (Maniabilité et Coût on la note de 10/10) tandis que d’autres paramètres sont eux aussi importants (Stabilité, Résistance, nécessité d’infrastructure, masse, commodité de production) et ont donc la note de 8. Enfin, certains de nos paramètres ont peu d’influence (bruit, ergonomie).

On crée ensuite nos poly-contradictions. On associe l’influence positive ou négative du paramètre d’action sur le paramètre d’évolution.

 

Projet d’innovation

Voici l’aboutissement de notre projet :

Parmi les contradictions qui pèsent le plus dans notre résolution, nous regardons la contradiction sur laquelle nous pouvons réellement influer, nous choisissons la suivante :

Cette dernière indique que la maniabilité des roues peut être améliorée si l’on joue sur l’amortissement de nos roues, mais que cela engendrait des coûts plus importants.

Nous choisissons, dans un premier temps, d’utiliser les principes inventifs de transition de phases et de re-conception afin d’illustrer notre démarche.

Ainsi, afin d’améliorer la maniabilité de notre caddie, nous devons limiter les frottements.

Pour cela,  nous pouvons imaginer un caddie sur coussin d’air, technologie qui existe déjà dans l’industrie afin de déplacer des produits possédant une masse importante :

Mais cette technologie ne semble pas adapter à nos centres commerciaux. En effet, elle demande beaucoup d’énergie et nécessite un autre apport que l’homme seul. Sur la photo ci-dessus nous pouvons voir qu’un câble électrique permet d’alimenter ce charriot. Il est impensable de développer un réseau de câbles qui alimenteraient l’ensemble des caddies d’un supermarché.

Nous nous sommes alors demandés si nous ne pourrions pas imaginer un caddie qui irait encore plus loin, un caddie « virtuel ». Mais ceux-ci existent déjà, les caddies en ligne, ou les Drive.

Cependant, pouvons-nous vraiment dire qu’ils résolvent le problème initial qui était de déplacer un produit d’un point A à un point B ?  Non. Le problème reste présent, c’est juste la personne qui devra déplacer les produits qui n’est plus la même : le client dans les  supermarchés « classiques » et l’employé pour les Drive.

Nous décidons alors de développer un autre principe : l’assistance électrique.

En insérant un petit moteur électrique dans chaque roue, ou juste dans les roues arrière, la maniabilité de notre caddie sera améliorée. De plus, les caddies sont aujourd’hui stockés à l’extérieur dans des box. Nous pouvons alors très bien imaginer des panneaux solaires alimentant directement les batteries de nos caddies améliorés.

Encore une fois, ce système existe déjà dans l’industrie mais pourrait très bien être intégré dans nos caddies :

 

 

Enfin ce système pourra évoluer et s’automatiser en s’aidant des technologies utilisées sur les voitures intelligentes : les capteurs.

En disposant des capteurs tout autour de notre caddie et à l’aide d’un système GPS, le caddie pourrait connaître sa position dans le supermarché et suivre son propriétaire du moment.

Conclusion

Finalement, la méthode TRIZ nous a permis de parcourir tout le processus de l'innovation et de passer en revue de nombreux concepts que nous aurions probablement négligés sans cette méthode inventive.

Nous avons abouti à un concept d'objet pratique, possédant une notion de conception durable et pouvant être industrialisé.

 

 

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